束縛態與位障
節點
節點是波函數穿越零點的地方,因而在那一瞬間,恰好在那裡找到粒子的概率消失為零。在一維陷阱中,波函數上下起伏,每一處它穿過坐標軸的地方都是一個節點。它們是撥動的吉他弦上那些靜止點的量子對應物——在那裡弦絲毫不動,而四周的一切都在振動。
節點與能量緊密相連。基態,即能量最低的束縛態,在兩牆之間沒有節點;它的波函數在整個陷阱中保持單一的正負號。其後每一個激發態恰好多添一個節點。節點越多,意味著波函數起伏得越快,而起伏越快意味著曲率越大,在量子力學中這直接對應於更高的動能。因此,數節點便是給能階排序的一個快捷辦法。
這條數節點的規則不只是一樁趣聞;它是一條可靠的嚮導,適用於範圍很廣的勢,而不限於簡單的盒子。給定一個陷阱的諸波函數,你只消數一數它們的零點,便能按能量給它們排序。它還映照出某種深意:額外的節點,正是波函數在仍要整齊地嵌入同一受限空間的前提下,為攜帶更多能量所付出的代價。
nth bound level of a box has (n − 1) interior nodes; more nodes ⇒ higher energy
基態沒有節點;每向上一級,恰好多增加一個內部節點。
節點是波函數本身為零之處,這使得那裡的概率密度也為零。它並不意味著粒子在所有地方都被禁止——只是說,對那個態而言,恰好這一點暫時不可能出現。
又稱
另見